Способ измерения остроты зрения

Изобретение относится к физиологии, инженерной психологии и конкретно к такой физиологической характеристике человека, как острота зрения. Измеряют остроту зрения с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии при предъявлении тест-изображений с нормированными параметрами с определенного расстояния. Регистрируют активацию участков головного мозга при предъявлении ряда заданных изображений, вызванную их различением. Определяют и измеряют пороговые угловые параметры различаемых тест-изображений, соотносят их с градациями остроты зрения путем деления пороговых угловых параметров на коэффициент соотношения равный 60-ти. Данный способ является объективным контрольным способом определения остроты зрения. 1 ил.

 

Изобретение относится к физиологии, инженерной психологии и конкретно к такой физиологической характеристике человека, как острота зрения.

Известен способ измерения остроты зрения [1], принятый за прототип, заключающийся в предъявлении тест-изображений с нормированными параметрами с определенного расстояния и регистрации активности мозга, вызванной их различением.

Цель изобретения - объективное измерение остроты зрения.

Сущность предложенного способа измерения остроты зрения заключается в том, что предъявляют тест-изображения с нормированными параметрами с определенного расстояния и регистрируют активность мозга, вызванную их различением, а также регистрируют с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) активацию участков головного мозга при предъявлении ряда заданных изображений, определяют и измеряют пороговые угловые параметры различаемых тест-изображений и соотносят их с градациями остроты зрения.

В ходе проведения фМРТ испытуемым последовательно на экране предъявляли тест-изображения, составленные из оптотипов Габора случайной ориентации, соответствующих ряду пространственных частот от 2 до 16 цикл/град с расстояния 3 м. Исследования проводили двумя сериями: в первой серии оптотипы неподвижны (покой), во второй - меняли свою ориентацию с частотой 1 Гц (активация). Изменение ориентации оптотипов в тест-изображении воспринималось испытуемыми как вращение.

Для проведения фМРТ-сканирования всего головного мозга (36 срезов, матрица 64×64, 3,7 сек) использовали магнитно-резонансный сканер с напряженностью магнитного поля 1,5 Т и метод BOLD (Blood Oxygenation Level Dependent), базирующийся на различиях магнитных свойств гемоглобина. Современные магнитно-резонансные томографы с полем ≥1.5 Т обеспечивают получение точных статистических карт повышения уровня потребления кислорода (оксигенации) с высоким пространственным разрешением. При этом производится сравнение уровня потребления кислорода тканями в период покоя по сравнению с периодом активации.

Сканирование головного мозга выполняли в период покоя и активации 10 раз для каждого периода в серии (по 37 сек на каждый период). Первые два измерения из цикла, в течение которого происходила смена тест-изображений, отбрасывали из вычислений. Для того чтобы выявить статистические различия между периодами покоя и активации, вышеописанный цикл «покой-активация» повторяли 10 раз. Длительность всего сканирования для каждой пространственной частоты составляла примерно 12 минут и позволяла «накопить» по 80 периодов покоя и активации, которые использовали в дальнейшем для статистической обработки.

Смена ориентации тест-изображений вызывала активацию зрительной коры в зависимости от пороговых угловых параметров тест-изображений и остроты зрения испытуемых, что имело вид белых участков на срезах мозга. При повышении пространственной частоты до порогового уровня испытуемый не различал деталей оптотипов в тест-изображениях [2, 3] и смена их ориентации уже не вызывала активацию мозга. Таким образом, независимо от ответов испытуемых можно объективно измерить остроту зрения на основе пороговых угловых параметров, измеренных с помощью фМРТ, например на основе пороговой пространственной частоты.

Определение пороговых угловых параметров по данным фМРТ было проведено на 15 испытуемых в возрасте от 17 до 22 лет после предварительного офтальмологического обследования. У всех испытуемых была определена миопическая рефракция степенью от 0,5 до 4,0 дптр. Острота зрения без коррекции была в пределах от 0,04 до 0,6 (средняя величина - 0,3), с коррекцией - от 1,0 до 1,6 (средняя величина - 1,4). По данным фМРТ средняя пороговая пространственная частота оптотипов, вызвавших активацию мозга без коррекции, составила 18 цикл/град. Разделив 18 цикл/град на остроту зрения 0,3, получаем коэффициент соотношения 60. Таким образом, зная величину пороговой пространственной частоты по данным фМРТ, можно, поделив ее на коэффициент, получить объективную остроту зрения, которую должен демонстрировать испытуемый по таблицам Головина-Сивцева, и при несовпадении данных сделать заключение о симуляции или аггравации.

Результаты исследования без коррекции представлены на чертеже. Функциональные «срезы» мозга представлены таким образом, что верхние строки изображений срезов отображают базальные части мозга, а нижние апикальные - центральную и теменную область коры. Для каждого среза фронтальная часть мозга вверху, дорзальная - внизу. Слева представлены срезы, полученные при предъявлении тест-изображений с пространственной частотой оптотипов, соответствующей 4 цикл/град, а справа - 12 цикл/град. Острота зрения испытуемого без коррекции составляла 0,2, а с коррекцией - 1,0. Видно, что без коррекции испытуемый при данной остроте зрения различает предъявляемые тест-изображения с пространственной частотой 4 цикл/град (левая половина чертежа), что вызывает активацию (светлые участки) преимущественно в затылочных областях коры. Предъявление этому испытуемому тест-изображений с пространственной частотой выше 12 цикл/град (правая половина чертежа) в случае, когда острота зрения не позволяет испытуемому увидеть тест-изображения, значимой активации не вызывает. Положение светлых активированных областей преимущественно соответствовало теменно-затылочной коре.

Отмечено, что при использовании очковой коррекции выраженность активации возрастала. При отсутствии очковой коррекции большинство испытуемых могли различать лишь тест-изображения, соответствующие более низким пространственным частотам, что вызывало активацию. При использовании более высокочастотных стимулов без коррекции активацию не удавалось зарегистрировать, так как испытуемые не различали смены ориентации ("вращения") оптотипов в тест-изображении. При проведении исследования у этих же испытуемых с очковой коррекцией активацию регистрировали также и при предъявлении более высокочастотных тест-изображений в связи с более высокой остротой зрения.

Преимуществом предложенного способа по сравнению с аналогами и прототипом является то, что результаты измерений не зависят от ответов испытуемых, регистрируются объективно и при этом видна локализация активации головного мозга.

Пример.

1. Испытуемый К.Я.А., миопия степенью 2,0 дптр, острота зрения по таблице Головина-Сивцева без коррекции составила 0,2, с коррекцией - 1,0. При измерении без коррекции активацию головного мозга регистрировали лишь при предъявлении тест-изображений с пространственной частотой 14 цикл/град. Предъявление тест-изображений более высокой пространственной частоты активации не вызывало. Разделив определенную пороговую пространственную частоту 14 цикл/град на коэффициент 60, получаем остроту зрения 0,23, что соответствует данным, полученным и при измерении остроты зрения по таблицам Головина-Сивцева.

Список литературы

1. Прототип: Хараузов А.К., Пронин С.В., Соболев А.Ф., Коскин С.А., Бойко Э.В., Шелепин Ю.Е. Объективные измерения остроты зрения человека методом зрительных вызванных потенциалов / Рос. физиол. журн. им. И.М.Сеченова. - 2005. - Т.91, №8. - с.956-969.

2. Волков В.В., Колесникова Л.Н., Шелепин Ю.Е. Частотно-контрастные характеристики и острота зрения в офтальмологической практике // Офтальмол. журн. - 1983. - N 3. - С.148-152.

3. Шелепин Ю.Е., Колесникова Л.Н., Левкович Ю.И. Визоконтрастометрия. - Л., 1985. - 103 с.

Способ измерения остроты зрения, заключающийся в предъявлении тест-изображений с нормированными параметрами с определенного расстояния и регистрации активности мозга, вызванной их различением, отличающийся тем, что регистрируют с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии активацию участков головного мозга при предъявлении ряда заданных изображений, определяют и измеряют пороговые угловые параметры различаемых тест-изображений, соотносят их с градациями остроты зрения путем деления пороговых угловых параметров на коэффициент соотношения равный 60-ти.